(57)【要約】【課題】設計したモデルが設計基準を満たさない場合に、設計変更に要する時間を短縮すること。【解決手段】設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するモデル構築手段と、前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに対して、設計仕様に応じたシミュレーションを行うことによって設計検証を示す解析を実行する設計検証シミュレーション実行処理部２８と、前記設計検証シミュレーション実行処理部による解析の結果に応じて前記全体モデルを変更したモデルを作成するシミュレーション結果処理部２９とを具備する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するモデル構築手段と、
前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに対して、設計仕様に応じたシミュレーションを行うことによって設計検証を示す解析を実行する設計検証シミュレーション実行処理部と、
前記設計検証シミュレーション実行処理部による解析の結果に応じて前記全体モデルを変更したモデルを作成するシミュレーション結果処理部とを具備することを特徴とするＣＡＤシステム。
【請求項２】
前記シミュレーション結果処理部は、前記解析の結果が変形を示す場合、前記解析の結果に対してデータ変換を実行することによって前記全体モデルの形状を変更することを特徴とする請求項１記載のＣＡＤシステム。
【請求項３】
前記シミュレーション結果処理部は、前記解析の結果が物理量の分布の場合、前記物量の分布座標値から形状モデルを作成し、作成された形状モデルを前記全体モデルに組み込むことを特徴とする請求項１記載のＣＡＤシステム。
【請求項４】
前記設計仕様は、荷重、材料定数、部品間関係、および部品設置の何れかであることを特徴とする請求項１記載のＣＡＤシステム。
【請求項５】
前記物理量が、温度、電磁波、流速、および圧力の何れかであることを特徴とする請求項１記載のＣＡＤシステム。
【請求項６】
設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成し、
作成された前記全体モデルに対して、設計仕様に応じたシミュレーションを行うことによって設計検証を示す解析を実行し、
前記設計検証シミュレーション実行処理部による解析の結果に応じて前記全体モデルを変更したモデルを作成することを特徴とする設計／解析方法。
【請求項７】
前記解析の結果が変形を示す場合、前記解析の結果に対してデータ変換を実行することによって前記全体モデルの形状を変更することを特徴とする請求項６記載の設計／解析方法。
【請求項８】
前記シミュレーション結果処理部は、前記解析の結果が物理量の分布の場合、前記物量の分布座標値から形状モデルを作成し、作成された形状モデルを前記全体モデルに組み込むことを特徴とする請求項６記載の設計／解析方法。
【請求項９】
前記設計仕様は、荷重、材料定数、部品間関係、および部品設置の何れかであることを特徴とする請求項６記載の設計／解析方法。
【請求項１０】
前記物理量が、温度、電磁波、流速、および圧力の何れかであることを特徴とする請求項６記載の設計／解析方法。
【請求項１１】
コンピュータに機器の設計および検証する処理を実行させるプログラムであって、
前記コンピュータに、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成する処理を実行させる手順と、
前記コンピュータに、作成された前記全体モデルに対して、設計仕様に応じたシミュレーションを行うことによって設計検証を示す解析を実行させる手順と、
前記コンピュータに、前記解析の結果に応じて前記全体モデルを変更したモデルを作成する処理を実行させる手順とを具備することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器などの設計および設計したモデルを解析するＣＡＤシステム及び設計／解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なＣＡＥ（computer-aided engineering）システムでは、ＣＡＤ（computer-aided diagnosis）システムで形状データを作成してから、ＣＡＥシステムで改めてＣＡＥ解析モデルを作成してからＣＡＥ解析を実施する。
【０００３】
ＣＡＤシステムからＣＡＥシステムへは形状データのみが転送されて、境界条件・負荷条件・部品間の結合要素・発生源等のＣＡＥ解析に必要な情報は伝わらない。ＣＡＤでの設計とＣＡＥでの解析は同時実施かつ担当者が別なことがありＣＡＥ解析に必要な情報を思い出しながら、あるいは聞きながら再度ＣＡＥシステムに入力する必要がある。かつ、この作業はＣＡＤで設計が進捗した場合に大幅な変更もしくはやり直しをしなければならない。
【０００４】
特許文献１には、搭載部品の形状モデルの組み合わせで全体モデルを構築した後、寸法および強度に関する設計基準データを入力し、解析結果から設計基準に満たさない場合、形状データを変更して全体モデルを構築する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２１３１０７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した技術では、強度に関する設計基準を満たさないものがある場合、該当する箇所の寸法及びそれに伴う形状のデータ変更を全体モデルに対して行う。しかし、該当する箇所の寸法を変更するだけでは設計基準を満たさない場合があると、オペレータが設計変更を行わないといけない。
【０００６】
設計変更するには、境界条件・負荷条件・部品間の結合要素・発生源等のＣＡＥ解析に必要な情報は分からないので、設計変更に時間がかかるという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、設計したモデルが設計基準を満たさない場合に、設計変更に要する時間を短縮することが可能なＣＡＤシステムおよび設計／解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一例に係わるＣＡＤシステムは、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するモデル構築手段と、前記モデル構築手段により作成された前記全体モデルに対して、設計仕様に応じたシミュレーションを行うことによって設計検証を示す解析を実行する設計検証シミュレーション実行処理部と、前記設計検証シミュレーション実行処理部による解析の結果に応じて前記全体モデルを変更したモデルを作成するシミュレーション結果処理部とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
設計したモデルが設計基準を満たさない場合に、設計変更に要する時間を短縮することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る設計検証シミュレーションＣＡＤシステムの全体構成を示すブロック図である。
【００１２】
設計検証シミュレーションＣＡＤシステムは、大きく分けて入力装置２１、システム本体２２、出力装置３１で構成される。
【００１３】
システム本体２２は、データファイル記憶部２３と、入力コマンド処理判断部２４、形状モデル作成部２５と、全体モデル構築部２６と、設計検証シミュレーション実行処理部２８と、設計検証シミュレーション結果処理部２９、およびＣＡＤイメージ出力処理部３０とで構成される。
【００１４】
入力装置２１は、オペレータが機器の設計仕様書や設計図面に基づいて、設計された機器の筐体各部及び搭載部品の部品寸法などの形状データをシステム本体２２へ入力するために使用されるものである。
【００１５】
データファイル記憶部２３は、形状モデル作成部２５で作成された形状モデル、および全体モデル構築部２６で作成された全体モデルを記憶するほか、設計検証シミュレーション実行処理部２８や設計検証シミュレーション結果処理部２９で処理されたデータなどを記憶する。
【００１６】
形状モデル作成部２５は、入力装置２１を介して入力された筐体各部及び搭載部品の形状データに基づいて、それらの形状モデルをそれぞれ作成するものである。
【００１７】
全体モデル構築部２６は、形状モデル作成部２５により作成された各形状モデルを組み合わせて全体モデルを作成するものである。
【００１８】
設計検証シミュレーション実行処理部２８は、設計検証を意味する解析シミュレーションを実行するためのメッシュ生成及び設計仕様に基づく境界条件を設定して解析モデルを作成し、解析を実行するものである
設計検証シミュレーション結果処理部２９は、全体形状モデルと解析モデル・解析結果をデータファイル記憶部２３から呼び出し、全体形状モデルに解析モデル・解析結果を組み込んだ形状モデルを作成するものである。
【００１９】
ＣＡＤイメージ出力処理部３０は、データファイル記憶部２３から全体形状モデルの解析結果を呼び出し、解析結果やＣＡＤイメージ図を出力装置３１に表示するデータを作成するものである。
【００２０】
次に上記構成システムの動作を図２および図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００２１】
まず、オペレータは設計仕様書や設計計画図に基づいて操作コマンドと寸法などのデータを入力装置２１からシステム本体２２に入力する（ステップＳ３１）。入力されたコマンドは、システム本体２２の入力コマンド処理判断部２４において判定され、入力コマンドに応じた処理部に転送される。
【００２２】
入力コマンド処理判断部２４は、入力コマンドが入力コマンドが「部品作成」を示しているか否かを判別する（ステップＳ３２）。「部品作成」を示していると判別した場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、形状モデル作成部２５が部品形状モデルを作成して（ステップＳ３３）、データファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ３５）。
【００２３】
「部品作成」を示していない場合（ステップＳ３２のＮＯ）、入力コマンドが「部品形状変更」を示しているか否かを判別する（ステップＳ３６）。入力コマンドが「部品形状変更」を示している場合（ステップＳ３６のＹＥＳ）、形状モデル作成部２５が指定された部品形状モデルをデータファイル記憶部２３から呼び出し、部品形状に変更を加え（ステップＳ３７）、データファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ３９）。
【００２４】
入力コマンドが「部品形状変更」を示していない場合（ステップＳ３６のＮＯ）、入力コマンドが「部品移動」を示しているか否かを判別する（ステップＳ４４）。入力コマンドが「部品移動」を示している場合（ステップＳ４４）、全体モデル構築部２６が全体形状モデルをデータファイル記憶部２３から呼び出し、該当の部品形状モデルに移動が加え（ステップＳ４５）、データファイル記憶部２３に保存さする（ステップＳ４７）。
【００２５】
入力コマンドが「部品移動」を示していない場合（ステップＳ４４のＮＯ）、入力コマンドが「部品追加」を示しているか否かを判別する（ステップＳ４８）。入力コマンドが「部品追加」を示している場合（ステップＳ４８のＹＥＳ）、全体モデル構築部２６が全体形状モデルをデータファイル記憶部２３から呼び出し、該当の部品形状モデルを追加して（ステップＳ４９）、データファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ５２）。
【００２６】
入力コマンドが「部品追加」を示していない場合（ステップＳ４８のＮＯ）、入力コマンドが「設計仕様」を示しているか否かを判別する（ステップＳ５４）。入力コマンドが「設計仕様」を示している場合（ステップＳ５４のＹＥＳ）、設計検証シミュレーション実行処理部２８が全体形状モデルをデータファイル記憶部２３から呼び出し（ステップＳ５５）、オペレータが荷重、材料定数、部品間関係、設置等の設計仕様を該当する部品の形状モデル及び場所を指定して設定する（ステップＳ５６）。設計検証シミュレーション実行処理部２８は、指定された部品の形状モデル及び場所、並びに設計仕様をデータファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ５７）。
【００２７】
入力コマンドが「設計仕様」を示していない場合（ステップＳ５４のＮＯ）、入力コマンドが「解析実行」を示しているか否かを判別する（ステップＳ５９）。入力コマンドが「解析実行」を示している場合（ステップＳ５９のＹＥＳ）、設計検証シミュレーション実行処理部２８が、指定された部品の形状モデル及び場所、並びに設計仕様、全体形状モデルをデータファイル記憶部２３から呼び出し（ステップＳ６０）、設計検証を意味する解析シミュレーションを実行するためのメッシュ生成及び設計仕様に基づく境界条件を設定して解析モデルを作成し（ステップＳ６１）、解析を実行する（ステップＳ６２）。設計検証シミュレーション実行処理部２８は解析モデルと解析結果をデータファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ６３）。
【００２８】
入力コマンドが「解析実行」を示していない場合（ステップＳ５９のＮＯ）、入力コマンドが「解析結果処理」を示しているか否かを判別する場合（ステップＳ６５）、入力コマンドが「解析結果処理」を示している場合（ステップＳ６５のＹＥＳ）、設計検証シミュレーション結果処理部２９が全体形状モデルと解析モデル・解析結果をデータファイル記憶部２３から呼び出す（ステップＳ６６）。設計検証シミュレーション結果処理部２９は、解析結果が変形に関わるものであるか否かを判別する（ステップＳ６７）。解析結果が変形に関わるものであると判別した場合（ステップＳ６７のＹＥＳ）、設計検証シミュレーション結果処理部２９は解析結果の変位座標値に対して元の部品形状データとの差を求めるデータ変換を実施して部品形状モデル変形量を算出する（ステップＳ６８）。設計検証シミュレーション結果処理部２９は、算出された部品形状モデル変形量に基づいて部品形状モデルの形状変更を実施する（ステップＳ６９）。設計検証シミュレーション結果処理部２９は、形状変更後の全体形状モデルをデータファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ７０）。
【００２９】
解析結果が変形に関わるものではないと判別した場合（ステップＳ６７のＮＯ）、設計検証シミュレーション結果処理部２９は解析結果が物理量分布に関わるものであるか否かを判別する（ステップＳ７１）。解析結果が物理量分布に関わるものであると判別した場合（ステップＳ７１のＹＥＳ）、設計検証シミュレーション結果処理部２９は解析結果の物理量（温度・電磁波・流速・圧力など）の分布座標値をデータ変換により算出する（ステップＳ７２）。設計検証シミュレーション結果処理部２９は、物理量の分布座標値から形状モデルを作成して全体形状モデルに組み込み（ステップＳ７３）、全体形状モデルをデータファイル記憶部２３に保存する（ステップＳ７４）。
【００３０】
入力コマンドが「解析結果処理」を示していないと判別した場合（ステップＳ６５のＮＯ）、或いは解析結果が物理量分布に関わるものではないと判別した場合（ステップＳ７１のＮＯ）、入力コマンドが「結果出力」を示しているか否かを判別する（ステップＳ７８）。
【００３１】
入力コマンドが「結果出力」を示している場合（ステップＳ７８）、ＣＡＤイメージ出力処理部３０が全体形状モデルの解析結果を呼び出し（ステップＳ７８）、解析結果やＣＡＤイメージ図を出力する（ステップＳ７９）。解析結果やＣＡＤイメージ図を図４と図５に示す。
【００３２】
オペレータはＣＡＤイメージ図を見ながら設計仕様が満たされているかどうかを目視及び干渉判定・距離測定等により確認する。部品変形検証の動作を図４に具体的に示す。図４（ａ）に示す設計対象に対して上から筐体が押される場合を想定して設計仕様として２００Ｎの荷重負荷が想定される（図４（ｂ））。これを上記の操作により筐体部品形状モデルに２００Ｎの荷重が負荷された場合の形状変更が加えられる（図４（ｃ））。荷重負荷による変形がない場合には実装電子部品との干渉がなくても、荷重負荷による変形が考慮されれば実装電子部品との干渉が生じる。設計者はこの変形を考慮して耐えうる筐体部品形状を設計する。
【００３３】
電磁ノイズ分布考慮の動作を図５に示す。図５（ａ）に示す設計対象に対して基板上の電磁ノイズ発生部品１１周辺に追加部品１３配置を配置したり、軽量化のための穴１２の設計をする（図５（ｂ））。上記の操作により電磁ノイズを発生する部品周りの電磁界解析を実施して、その電磁ノイズ分布がＣＡＤ上の基板に示される（図５（ｃ））。電磁ノイズも他の部品と同様に形状データとしての取り扱いが可能なので干渉判定が出来る。目視及び干渉判定により電磁ノイズ分布が大きい「強」や「中」の範囲に入らないように軽量化のための穴の位置や形状、追加した部品の配置場所を変更する。
【００３４】
これらの操作を設計が完了するまで繰り返す（ステップＳ８０）。
【００３５】
ＣＡＤ作業中に設計仕様に基づいた解析しミレーションにより設計検証ができ、解析結果を直接ＣＡＤシステム内に取り込み確認ができる。更に他の部品形状モデルとの間で干渉判定や距離計算、グラフィカルな目視で高度な設計検証を実施できる。ＣＡＤシステムとＣＡＥシステムを行ったり来たりする手間が削減され、、設計変更に要する時間を短縮することが可能になり、大幅な設計品質向上を実現できる。
【００３６】
なお、本実施形態の処理は全てコンピュータプログラムによって実現されているので、このコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を通じて通常のコンピュータにインストールするだけで、本実施形態と同様の効果を容易に実現することができる。また、このコンピュータプログラムは、パーソナルコンピュータのみならず、プロセッサを内蔵した各種電子機器上で実行することができる。
【００３７】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る設計検証シミュレーションＣＡＤシステムの全体構成を示すブロック図。
【図２】設計検証シミュレーションＣＡＤシステムの動作を示すフローチャート。
【図３】設計検証シミュレーションＣＡＤシステムの動作を示すフローチャート。
【図４】変形を考慮した筐体設計のイメージを示す図。
【図５】電磁ノイズが強い領域を回避して設計を行うイメージを示す図。
【符号の説明】
【００３９】
２１…入力装置，２２…システム本体，２３…データファイル記憶部，２４…入力コマンド処理判断部，２５…形状モデル作成部，２６…全体モデル構築部，２８…設計検証シミュレーション実行処理部，２９…設計検証シミュレーション結果処理部，３０…ＣＡＤイメージ出力処理部，３１…出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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